Kalaekologiaa ja tutkimusmenetelmiä

Transkriptio

1 Kalaekologiaa ja tutkimusmenetelmiä Heikki Mykrä Materiaalit: Maare Marttila, Jarno Turunen ja Kirsti Leinonen Kuva Pauliina Louhi

2 Sisältö 1. Kalaekologiaa Yleistä Suomen kaloista Lisääntyminen Ravinnonkäyttö Loiset 2. Kalatutkimuksen menetelmiä Kalojen iänmääritys Verkkokoekalastukset Sähkökalastukset Muut menetelmät

3 Oulangalla Verkkokoekalastusta Sähkökalastusta lajintunnistusta Labrassa: loiset, syönnösnäyte ja iänmääritys. Kuva Pauliina Louhi

4 1.Kalaekologiaa 1.1. Yleistä Suomen kaloista Kalat ovat vanhin selkärankaisten ryhmä, -ensimmäiset kalat 500 milj vuotta sitten Kaloja on lähes puolet kaikista selkärankaisista, noin lajia Suomessa vakinaisia lajeja satunnaista tai tulokaslajia 100 Suhteellisen vähän lajeja pohjoisen sijainnin ja täyssuolaisen meriveden puuttumisen vuoksi Jääkauden jälkeisessä leviämishistoriassa vaikuttaneet myös vesistöyhteyksien muutokset

5 1.2. Lisääntyminen Kutuaika 1. Kevätkutuiset 2. Kesäkutuiset 3. Syys- ja talvikutuiset. Kutupaikka - Matalat ranta-alueet, jokien ja purojen matalat kohdat, vesikasvillisuus. Tavat - Kutuvärit, vaellus, poikasten puolustus, kutupaikan puolustus Sukukypsyysikä Elinympäristö vaikuttaa lisääntymismenestykseen Maternaaliefekti

6 Lisääntymisikä/-koko Lajienvälistä ja lajiensisäistä vaihtelua Hengissä säilyminen lisääntymiseen asti ja parhaan mahdollisen kumppanin löytäminen optimaalinen lisääntymisikä. lisääntymisiän saavuttaminen nopeasti mahdollisuus säilyä hengissä parempi, mutta esim. koko pienempi (jolloin joko mätimunan koko pienempi tai fekunditeetti pienempi, useimmiten molemmat) Resurssien allokointi lisääntymiseen kasvun kustannuksella trade-off -Allokointi syklistä Panu Orell

7 1.3. Ravinnonkäyttö Erilaisia tapoja ryhmitellä, esim. detritus, kasvit, eläinplankton, pohjaeläimistö, kalat Trofiatasojen vuorovaikutus Ikäryhmät Populaatiokoko

8 Ravinnonkäyttö Vaihtelut syöntiajankohdassa lämpötilariippuvainen ravinnonotto ja kulutus Opportunisteja: syövät sitä, mitä on tarjolla olosuhteet vaikuttavat; vaihtoehtoinen ravinto Valikointi Kalan koon kasvaessa mahdollistuu suurempien saaliskohteiden syöminen saaliin optimikoko Kylläiset kalat valikoivampia Sopeumat eri saaliskohteiden hyödyntämiseen, esim. siikojen siivilähampaat ja särkikalojen nieluhampaat

9 1.4. Loiset Yksisoluisia alkueläimiä tai monisoluisia eliöitä. Ravinnon mukana tai vedestä Altistuminen Loisilla usein monimuotoinen elinkierto: kalat isäntinä tai väli-isäntinä Erikoistuminen: sisä- ja ulkoloiset Hermostollinen/mekaaninen vaikutus (vaik. Ravinnonhank. Puolisonhank. Alt. saalistajille) Kannattaako isäntä tappaa

10 Isännän ja loisen tasapaino Useita loislajeja/isäntä Virulenssin vaihtokauppateoria: voimistuva virulenssi vähentää loisen leviämis- ja kehittymismahdollisuuksia, jos isäntä kuolee ennen aikojaan vähäinen virulenssi isännän immuunisysteemi onnistuu hävittämään loisen Toisinaan loiset aiheuttavat paljon kuolevuutta kalapopulaatioissa Seurausta väärään isäntään joutumisesta Liittyy usein ympäristön- muutoksiin ja ihmistoimintaan Valtonen et al. (toim.) 2012: Suomen kalojen loiset.

11 Diplostomum sp. (imumato) Makea- ja murtovesissä, useita kalalajeja Linnun suoli Vesi Kotilo Vesi Kala Lintu Muna miracidium toukka cerkaria toukka metacercaria -toukka

12 Diplostomum

13 Haukimato Triaenophorus crassus ja T. nodulosus T. crassus siialla ja muikulla lihaksessa vapaana T. nodulosus lohikaloilla, mateilla, ahvenilla ja kiiskillä maksassa Aikuinen loinen lisääntyy hauen suolessa Noin 11 kg

14 Lokin ja sukeltajasorsan lapamato Diphyllobothrium ditremum ja D. dendriticum Loinen aikuistuu lokin tai sukeltajasorsan suolistossa Voivat tarttua myös muihin eläimiin Näyttävät rumilta, mutta useimmiten eivät haittaa kalan käyttöä ruuaksi Loiset ovat rakkuloina vatsalaukun päällä Suurina massoina saattavat olla myös mädin joukossa, sekä lihaksessa Perkuujätteet haudattava maahan K. Leinonen K. Leinonen Siian mahalaukku

15 Ligula särjen lapamato Tavataan joillakin särkikaloilla (esim. särki, lahna) Planktonäyriäiset väli-isäntinä, pääisäntä kalaa syövät linnut Lintu särki muna Hanka -jalkainen K. Leinonen

16 Gyrodactylus salaris (Lohiloinen) Noin 0,5 mm kokoinen, elää lohen iholla tehden siihen pieniä reikiä ja näin altistaa muille taudeille Vaarallinen Atlantin lohille Itämeren lohet vastustuskykyisiä Elää myös kirjolohen, nieriän, harjuksen ja taimenen iholla, sekä lyhyitä aikoja myös muiden kalalajien iholla Kalastusvälineet aina desinfioitava kun siirrytään Tenon ja Näätämöjoen alueelle

17 2. Kalatutkimuksen menetelmiä 2.1. Kalojen iänmääritys Suorat menetelmät: kalojen ikä tunnetaan (merkityt yksilöt) Epäsuorat menetelmät: kalojen ikä arvioidaan eri tavoin pituusjakaumat suomut ja luutumat

18 Kasvu Periaatteessa kaloilla päättymätön (indeterministinen) kasvu -Pienet parvikalat (muikku,kuore,silakka) nopeasti miltei täyteen mittaansa -Hauki, ahven, useimmat särkikalat tasaisesti koko elämänsä -Mutta paljon vaihtelua!!! Kalat vastaavat ympäristönmuutoksiin muutoksilla kasvunopeudessa joustavaa Kasvu- ja syönnöskausia (talvi/kesä, ravintokausi, ympäristön vaihtelevuus): suurin osa Suomen kaloista kasvaa kesällä, kun lämpötila on riittävän korkea ja ravintotilanne on hyvä Iänmääritys luutuvista osista perustuu erilaiseen kasvuun erilaisissa olosuhteissa

19 Vuosirenkaat Kalojen kasvun jaksottaisuus Suomessa aiheuttaa vuosirenkaat suomuihin ja luihin Kesävyöhyke: renkaat harvassa Talvivyöhyke: renkaat tiheässä, katkeilevat Talvivyöhyke päättyy vuosirenkaaseen

20 Mistä ikä määritetään? Suomut Otoliitit l. kuuloluut (sagitta, lapillus ja asteriscus) Luut: operculum l. kiduskannen luu (ahven), cleithrum l. hartian lukkoluu (lahna, hauki), metapterygoideum l. nielukaaren luu (hauki), nikamat, ruodot

21 Kampasuomu Pyörösuomu

22 Iänmääritys: suomut Suomunäyte otetaan pinseteillä, ja suomut laitetaan paperiseen suomupussiin, säilytys litteänä (limat pois ennen ottoa) Ei regeneroituneita suomuja, eikä kylkiviivasuomuja Suomu luetaan suomulukulaitteella (mikrofilmin lukulaite), vedessä liotuksen jälkeen tai prässättynä

23

24 Laji ahven kuha kiiski särki lahna säyne hauki made siika muikku muut lohikalat Iänmääritys operculum suomut, operculum suomut suomut suomut suomut, operculum cleithrum, metapterygoidi otoliitit suomut, cleithrum, operculum suomut suomut

25 Oulankajoen taimenen ikä: 3 poikasvuotta + 3 järvivuotta

26 Ahvenen operculum Hauen cleithrum

27 Iänmääritys: otoliitit Otoliitit eli tasapainokivet kalan päässä, aivojen alla Sagitta, lapillus ja asteriscus Mikroskoopilla katsotaan kasvurenkaat, vain kokonaiset Voidaan värjätä/paahtaa, katkaista ja hioa (vaativat harjoittelua) Kokonaisina esim: made, nuori siika, nieriä Synkronoi oma määritys vesialueen kanssa

28 Otoliittien värjäys

29 Takautuva kasvunmääritys Perusoletus: kala ja sen suomut kasvavat samassa suhteessa (lineaarisesti) Mihin pyritään: määritetään kalan pituus silloin, kun kukin vuosirengas on muodostunut

30 L = as + c L = Kalan pituus S = Suomun säde a = regressiokerroin c = vakio Kalan pituus tietyn ikäisenä: Li S(L S i Takautuva kasvunmääritys c) c Oulankajoen taimenten kasvu Li on kalan pituus iässä i Si on suomun säde iässä i (etäisyys suomun keskipisteestä kuhunkin vuosirenkaaseen) Saraniemi 2005

31 Mihin kalojen kasvun ja iänmäärityksiä tarvitaan Perustietoja populaatiodynamiikasta (populaation koko, tiheys, syntyvyys, kuolevuus) Kalakantatutkimukset: mm. ikä-ja kokojakaumien vaihtelut ja kalakantojen tuotanto tietyllä aikavälillä Vuosiluokkien väliset erot Kalojen kasvunopeuden muutokset

32 Sovellukset Kalastuksen tehokkuuden säätely ja kalastuspaineen suuntaaminen esim. eri ikäryhmiin Istutusten tehokkuus ja vaikutukset Ympäristömuutosten seuraaminen ja niiden vaikutukset populaatiorakenteeseen ja kasvunopeuteen Erilaisten kalakantojen erottaminen toisistaan (esim. kasvunopeuden perusteella) Vierasainetutkimukset (myrkyt ja saasteet, pitoisuus riippuvainen kalan koosta ja kasvunopeudesta)

33 2.2. Verkkokoekalastus Verkkokalastuksen tavoitteet tutkimuksessa: Määrittää järven kalasto, ja kalayhteisön rakenne Vesipuitedirektiivi, velvoitetarkkailu Saada kaloja myös jatkotutkimuksiin Saada tietoa kalaston pituus- ja ikäjakaumista

34 Nordic-koeverkkosarja verkon pituus 30 m korkeus 1,5 m 12 eri solmuväliä kukin paneeli 2,5 m solmuvälin osoittava lappu yläpaulassa Kuva: Olin, M. et al. 2014

35 Verkkojen asettelu Pyyntiajankohta yleensä kesäkerrostuneisuuden aikana (heinäkuun loppu elokuu) Verkkojen ja pyyntivuorokausien määrä voi vaihdella Ei samalla pyyntipaikalla peräkkäisinä öinä Pyyntiaika vakio (12-16 h) Kukin yleiskatsausverkko erillään Verkkojen suunta satunnainen rantaan nähden

36 Verkkojen määrä (kpl) Ohjeelliset arvot tarvittavien verkkovuorokausien kokonaismäärän arvioimiseksi järven pinta-alan ja maksimisyvyyden mukaan (Kurkilahti ja Rask 1999).

37 Verkkojen sijoittelu, tapa I Jako syvyyskartan avulla osaalueisiin, joiden sisältä valitaan satunnaisesti koekalastuspaikat. Kullekin syvyysvyöhykkeelle verkkoja sen pinta-alan suhteessa koko pyyntialueesta. Yksikkösaalis on kaikkien syvyysvyöhykkeiden yksikkösaaliiden keskiarvojen summa painotettuna kunkin syvyysvyöhykkeen pinta-alalla.

38 Kalat kerätään verkoittain ja verkon solmuvälein eriteltynä Saalis kirjataan verkkokohtaisesti yksilölukumääränä ja kokonaispainona kunkin kalalajin osalta. Saaliskalojen pituus mitataan mm:n tarkkuudella ja paino gramman tarkkuudella Aineiston käsittely

39 Kirjattavat tiedot: 1. Saalislajilista 2. Saaliskalojen kokonaislukumäärä 3. Saaliskalojen kokonaispaino 4. Saaliskalojen lkm lajeittain/verkkovuorokausina (NPUE), keskiarvo, keskihajonta 5. Saaliskalojen paino/verkkovuorokausia (WPUE) keskiarvo, keskihajonta 6. Saaliskalojen pituus- ja/tai painojakauma kaikille pääsaalislajeille

40 Kalayhteisöt järvityypin ilmentäjinä: 1) Yleislajit: ahven, hauki, särki, kiiski ja made 2) Rehevyyden ilmentäjät: pasuri, sorva, lahna, ruutana, suutari, sulkava 3) Pohjoiset lohikalat: harjus, nieriä, taimen, siika, ja särkikaloista mutu 4) Pelagiaaliset (vapaassa vedessä) siikakalat: muikku, siika, kuore ja taimen 5) Kuha-kuore yhteisö (eteläiset suurehkot ja tuottavat järvet)

41 2.3. Sähkökalastus (osa kuvista Saija Koljoselta ja Pauliina Louhelta) ekologiset, teoreettiset tutkimukset kalojen yhteisörakenne, populaatiokoot (tiheys), kasvu, vaellukset, ravinto kuvailevat vesistöinventoinnit pitkäaikaiset seurannat esim. lohi- ja taimenpopulaatiot ympäristövaikutusten arviointi velvoitetarkkailut, jätevedet, vesistön kunnostukset, kalastuksen säätely kalateiden toiminta

42 Menetelmän perusteet perustuu veteen upotettujen elektrodien avulla muodostettuun tasavirtakenttään aiheuttaa kalalle pakkouintireaktion kohti positiivista elektrodia kala taintuu hetkellisesti ja nousee pintaan haavitaan talteen tarkempaa tutkimista varten. Tutkimusmittausten ja määrityksen jälkeen kalat laitetaan virkoamaan hapekkaaseen veteen vapautetaan takaisin pyyntialueelle.

43 Laitteet muuntaja, virtalähde, positiivinen elektrodi (anodi) ja negatiivinen elektrodi (katodi) aggregaattivälineet Aggregaatti, muuntaja, pitkä kaapeli akkukäyttöiset reppulaitteet 12 V akku + muuntaja kantorinkassa kahlaamalla; muissa maissa sähkökalastetaan myös veneestä

44 Sähkökalastuksen toimintaperiaate sähkökalastuslaite antaa veteen pulssittaista tasavirtaa, anodi (+) kalastajalla, katodi (-) vedessä toisaalla Pulssitus Hz, virta ma, jännite V veteen sähkökenttä, joka kulkee kalan läpi kalan kudosnesteissä olevat ionit suuntautuvat ja liikkuvat kohti elektrodeja Positiiviset kohti katodia ja negatiiviset kohti anodia Kalaan kehojännite

45 Kehojännite aiheuttaa kalan reaktion sähkökentässä Reaktiovoimakkuus on suoraan verrannollinen sähkökentän voimakkuuteen Jos kala liian kaukana anodista, se havaitsee sähkökentän, mutta karkaa Kala ui kohti positiivista anodia ja taintuu suuntausliike kohti anodia eli taksia + taintuminen suuntautuminen karkoittuminen Eri vaikutusvyöhykkeiden kynnysarvot ovat saman lajin samankokoisille kaloille samat

46 Kala taintuu tai karkaa... Kuva Jarmo Kontiainen

47 Työturvallisuus kalastus jossain määrin vaarallista, sähkökenttä tainnuttaa myös vedessä olevan ihmisen muovi- tai neopreenikahluuhousut, muovihanskat anodissa katkaisin, ei saa olla jatkuvatoiminen kalastusryhmässä vähintään 3 henkilöä kahlaaminen varman päälle, kaatumista vältettävä kovalla sateella tai ukonilmalla ei pidä kalastaa ympäristöä tarkkailtava

48 Työturvallisuus Pohjoismaissa ei kuolemantapauksia sähkökalastuksessa Työsuojelu sähkökalastuksessa, Ympäristöhallinnon ohjeita 8, 2006, Ympäristöministeriö EA1 kahdella henkilöllä suoritettuna Sähkötyöturvallisuuskurssi yhdellä

49 Luvat lupa kalastuslain kieltämien pyyntilaitteiden käyttöön ELY-keskuksen kalatalousyksiköltä, lupa mukaan maastoon suostumus kalastusoikeuden haltijalta yleensä osakaskunnalta ilmoitus poliisille Vuodesta 2007 eteenpäin sähkökalastus ei ole enää eläinkoelain mukaan eläinkoe

50 Tutkimusympäristö Helppoa vesistöissä, joiden virtaama <15m 3 /s ja vesisyvyys < 1m Järven rannalla kalastus yleensä helppoa Isoissa koskissa virtaavan veden paine horjuttaa kalastajia, haaviin kova paine Keskikokoiset ja isot kosket kunnostettu 1970 luvulta lähtien, kivet liikkuvat ja heiluvat Puroissa suhteellisen helppoa reppulaitteilla Sopivan koealan koko noin m2 Kuva Maare Marttila

51 Käytännön toteutus Vaatii aina vähintään 3 henkilöä kalastaja, 1-2 haavihenkilöä, 1-2 rantahenkilöä Järven rannalla tai jokisuvannoissa kalastaja etenee ja tuikkii sähköä kulkiessaan, haavihenkilö koukkii kalat haavilla ja tiputtaa ne ämpäriinsä Koskessa kalastaja etenee rannasta rantaan ja alavirrasta ylävirtaan ja tekee anodilla 1-3 m vetoja ylävirrasta alavirtaan haaviin, haavihenkilö pitää haavinsa paikallaan pohjassa vedon ajan Katodi kalastusalueen ulkopuolella, estetään osuminen anodiin

52 Kalalajien erot pyydystettävyydessä (kalastettavuudessa) Sähkökalastus ei pyydä kaikkia kalayksilöitä Välivedessä pohjan lähellä eläviä kalalajeja suhteellisen helppo pyytää särki, mutu, ahven, hauki, lohi, taimen Pohjalla eläviä kalalajeja vaikea pyytää simput, kivennuoliainen, made Vapaan veden lajit vaikeita myös Harjus, salakka, seipi

53 Pyydystettävyysarvoja Keski-Suomen pikkujoista GeOmega-akkulaitteella p SE(p) n särki 0,72 0, hauki 0,70 0,10 26 ahven 0,58 0, made 0,49 0, kivisimppu 0,28 0, kivennuoliainen 0,19 0,19 29 taimen 0-v (7 cm) 0,53 0, taimen 1-v (15 cm) 0,60 0, taimen 2-v (20 cm) 0,67 0, taimen 3-v (25 cm) 0,60 0,06 98

54 Kalan koon vaikutus pyydystettävyyteen Mitä suurempi kala, sitä suurempi jännite-ero pään ja pyrstön välillä (Bohlin et al. 1989) Iso kala aistii sähkökentän kaukaa, pakenee yleensä jo metrien päästä Periaatteessa iso kala taintuu paremmin kuin pieni, mutta potkii itsensä helposti ohi haavin Alle 3 cm:n pituisista kaloista osa läpäisee haaviverkon Mitä tiuhempi haaviverkko, sitä suurempi veden paine haaviin virtavedessä Soveltuu parhaiten 3-25cm:n pituisille kaloille

55 Saalista

56 Saalista

57 Saalista

58 Fysikaalisten tekijöiden vaikutus kalastukseen Sähkönjohtokyky Jos sähkönjohtokyky matala (esim. 30 µs), pieni teho riittää Jos sähkönjohtokyky korkea, tarvitaan enemmän tehoa Jos sähkönjohtokyky hyvin matala (< 20 µs), pyydystettävyys matala Lämpötila Vaikuttaa sähkönjohtokykyyn: Kylmässä vedessä sähkönjohtokyky matala, pyydystettävyys periaatteessa korkeampi

59 Kalojen käsittely ja kirjanpito Kalojen huumaus ja virvoitus tarpeen vaatiessa Pituus, paino yksilöllisesti tai yhteispainona Suomunäyte Kaloja tulee käsitellä hellävaroen! Päivämäärä, paikkatiedot, pintaala, lämpötila, pohjan laatu, virtausnopeus, kasvillisuus jne Kuvat Jarmo Kontiainen

60 Haitalliset vaikutukset kaloihin jos kalastetaan pohjassa olevan mädin läheisyydessä, mädin kuolleisuus voi kasvaa kalojen kuolleisuus yleensä < 1 %, mediaani 0 % Jyväskylän yliopiston tutkimuksissa voi aiheuttaa selkärankavikoja (Snyder 1995) usein toistuva sähkökalastus heikentää kalojen kasvua (Gatz et al. 1986) toipumiseen sähkökalastuksesta kuluu vähintään 1 vrk (Mesa & Schreck 1989) pulssin muoto, taajuus, jännite määräävät vaikutukset

61 Kalatiheyden määritys tutkimusalalta Esim. kalojen lkm tai biomassa / aari Minimiestimaatti Koeala kalastetaan tarkasti 1-3 kertaa tiheyslaskenta-menetelmä riippuu kalastuskertojen määrästä. Pinta-ala: mitataan koealan (suorakulmio tai neliö) pituudet ja leveydet. Poistopyyntimenetelmä: koekalastusalue kalastetaan peräkkäin useita kertoja (2-3 kertaa), välissä tauko. Kaloja ei vapauteta pyyntikertojen välissä. eri kalastuskertojen kalamäärien (saaliin alenema) perusteella lasketaan pyydystettävyysarvo arvioidaan alueella olevien kalojen kokonaismäärä ja kalatiheys tiettyä pinta-alaa kohden.

62 Sulkuverkko koekalastusala voidaan sulkea ennen kalastusta verkolla, jonka alapaulassa painot, yläpaulassa kohot verkko estää kaloja pakenemasta alalta ja uusien kalojen siirtymisen alalle sen ulkopuolelta verkon virittäminen häiritsee koealaa verkkoa vaikea saada tiiviisti pohjaan vaikea käyttää kovassa virrassa raskas kantaa

63 2.4. Muita menetelmiä Kalayhteisöjen ja populaatioiden tutkimukset Sukellus Rysät, smolttiruuvi ( njoen_alaosalla.wmv) Poikasnuottaus Kaikuluotaus Vedenalainen videokuvaus Kalalaskurit Jne Kehon koostumus: Isotooppi- ja lipidianalyysit Panu Orell